Устройства отображения телевизионных сигналов
Кинескопы черно-белого телевидения.
Цветные кинескопы.
Жидкокристаллические панели – lcd.
Плазменные панели – PDP.
Дисплеи на основе органических светодиодов – oled.
Устройства отображения телевизионных сигналов
Для обратного преобразования телевизионного сигнала в оптическое изображение необходимы устройства отображения или воспроизведения ТВ изображения – Рис. 4.1.
Рис. 4.1 Устройства отображения ТВ изображения
Все существующие устройства ТВ отображения можно разделить на два класса – устройства прямого наблюдения и проекционные.
Проекционные устройства основаны на оптическом проецировании сформированного ТВ изображения на обычный экран, и обычно используются для формирования изображений большого размера. Эти устройства требуют применения достаточно сложных в производстве и дорогих оптических систем проецирования, и поэтому не получили широкого распространения, хотя и имеют ряд достоинств.
Гораздо более распространенными являются устройства прямого наблюдения - черно-белые (монохромные) и цветные электронно-лучевые трубки (кинескопы), жидкокристаллические и плазменные панели.
Основными требованиями, которые предъявляются к устройствам воспроизведения ТВ изображения являются: необходимый размер экрана, высокая яркость изображения, высокая контрастность изображения, высокая разрешающая способность, позволяющая различать на изображении мелкие детали, отсутствие или минимум геометрических искажений изображения, размеры и вес устройства, потребляемая мощность, долговечность и стабильность характеристик, сложность и технологичность производства, стоимость.
Кинескопы черно-белого телевидения
Исторически, первыми современными телевизионными электронно-оптическими преобразователями были черно-белые кинескопы.
Кинескоп – это приемная электронно-лучевая трубка с люминофорным экраном, преобразующая мгновенные значения сигнала в световые импульсы, положение которых на экране соответствует закону развертки, и совокупность которых образует ТВ изображение.
Принцип действия кинескопа основан на возбуждении свечения люминофорного экрана сфокусированным электронным лучом, который под действием отклоняющей системы описывает на экране точку за точкой телевизионный растр. Электронный луч кинескопа фокусируется электронным прожектором и модулируется по интенсивности телевизионным электрическим сигналом. Яркость свечения люминофорного экрана пропорциональна интенсивности электронного луча. Таким образом, на экране получается черно-белое телевизионное изображение. Устройство черно-белого кинескопа изображено на Рис. 4.2.
Рис. 4.2. Устройство черно-белого кинескопа
Конструктивно кинескоп состоит из 4-х основных частей: стеклянной колбы – 6, электронного прожектора, формирующего электронный луч – 1, отклоняющей системы – 9, и люминофорного экрана – 5.
В вакуумной стеклянной колбе – 6 располагается электронный прожектор – 1 и люминофорный экран 5. Внутренняя и внешняя поверхности колбы покрыты токопроводящими слоями 3 и 8. Отклонение электронного развертывающего луча – 2 осуществляется отклоняющей системой – 9 расположенной на горловине стеклянной колбы. Для крепления кинескопа в корпусе телевизионного приемника и придания дополнительной жесткости стеклянной колбе используется бандаж – 4.
Электронный прожектор (пушка) состоит из нити накала – 10, катода – 11, управляющего электрода (модулятора) – 12, ускоряющего электрода – 13, первого – 14 и второго – 15 анодов. Питание всех электродов прожектора, кроме второго анода, осуществляется через цоколь горловины колбы. Высокое питающее напряжение второго анода (около 20 кВ) подается через вывод колбы - 7, электрически соединенный с внутренним проводящим покрытием. Люминофорный экран представляет собой пленку алюминия, покрытую люминофорным составом.
Электронный прожектор формирует луч с током в несколько сот мкА и диаметром луча в плоскости экрана не более 0,5 мм, а также модулирует ток луча видеосигналом изображения. Прожектор работает следующим образом.
Эмитируемые с поверхности катода электроны попадают в электрическое поле, создаваемое ускоряющими электродами и анодом трубки, и устремляются к экрану кинескопа. Этот пучок нужно сфокусировать таким образом, чтобы на подходе к плоскости экрана он имел как можно меньший диаметр (его диаметр будет определять размер пикселя изображения).
Фокусировка луча может осуществляться как электромагнитными, так и электростатическими полями. В большинстве современных кинескопов используется электростатическая фокусировка, чтобы отказаться от дополнительных фокусирующих катушек.
Для управления величиной тока электронного луча по закону принимаемого ТВ сигнала (величина тока определит яркость соответствующей точки на экране), между катодом и управляющим электродом прикладывают отрицательное напряжение, обратное ТВ видеосигналу. Эту процедуру называют модуляцией электронного луча. Чем больше отрицательное напряжение на модуляторе, тем меньше ток луча, и тем менее яркой будет точка на экране, и наоборот. Процедура электростатической фокусировки и модуляции электронного луча в кинескопе иллюстрируется Рис. 4.3.
Рис. 4.3. Электростатическая фокусировка и модуляция электронного луча
Для преобразования электрического сигнала – тока пучка, в световое изображение используется явление люминесценции, заключающееся в способности некоторых веществ испускать свет при их бомбардировке электронными пучками. Люминофоры, используемые для экранов кинескопов, могут быть различного химического состава, но обычно это окислы или сульфиды цинка, кадмия, магния, кальция.
Важнейшими характеристиками люминесцентного экрана являются цвет свечения, инерционность и световая отдача.
Цвет свечения определяется типом выбранного люминофора, так в черно-белых телевизорах часто используется люминофор из смеси сульфида цинка (ZnS(AgZn) – 47%) и сульфида кадмия (Cd(Ag) – 53%), имеющий голубоватый оттенок свечения. Поэтому и говорят – “голубой экран”.
Инерционность определяет длительность возгорания (начала свечения) и послесвечения люминофора. Длительность возгорания достаточно мала, поэтому основной составляющей инерционности является длительность послесвечения (время, в течение которого яркость уменьшается до 1% максимальной после прекращения возбуждения). В телевизионных системах стремятся, чтобы время послесвечения было примерно равно времени передачи кадра. При этом уменьшается заметность мельканий. Дальнейшее увеличение этого времени нежелательно, так как может привести к размытости (смазыванию) изображений движущихся объектов (изображение следующего кадра будет накладываться на еще не погасшее изображение предыдущего).
Светоотдача экрана – эффективность преобразования энергии электронов в световое излучение, определяется как отношение силы света, излучаемой экраном, к мощности электронного луча.